張昊，男，1980年2月出生，中共黨員，中國航天科工三院306所副所長。張昊2007年博士畢業(yè)后來到306所參加工作，先后擔(dān)任國家重點(diǎn)武器型號主任設(shè)計(jì)師、所級技術(shù)負(fù)責(zé)人。自參加工作以來，張昊長期從事先進(jìn)熱防護(hù)材料的研究工作，勇于開拓創(chuàng)新，取得一系列突出成果：開發(fā)的二氧化硅氣凝膠熱防護(hù)材料成功應(yīng)用于長征五號運(yùn)載火箭、天舟一號貨運(yùn)飛船、嫦娥四號探測器和十余型武器型號；該類材料還應(yīng)用于特種服裝、新能源動力電池、工業(yè)保溫等領(lǐng)域，成為中國航天科工三院材料領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要方向。張昊先后獲得國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)一項(xiàng)，國防科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)各一項(xiàng)，北京市科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)一項(xiàng)，中國專利金獎(jiǎng)和優(yōu)秀獎(jiǎng)各一項(xiàng)，共獲得發(fā)明專利授權(quán)30項(xiàng)。2019年獲第33屆北京青年五四獎(jiǎng)?wù)隆?021年北京榜樣8月第3周周榜人物。

“成績的取得不是我一個(gè)人的功勞，是國家的需求指引著我們前進(jìn)的方向，我愿意和大家一起為了實(shí)現(xiàn)建設(shè)航天強(qiáng)國征途中的一個(gè)個(gè)小目標(biāo)而奮斗。”

2021年5月，“天問一號“承載著中國人對無限星空的向往成功降落在火星，吸引了世人的目光。在天問探“火”的背后，中國航天科工三院306所氣凝膠創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)研制的氣凝膠材料發(fā)揮了重要作用。

作為這個(gè)團(tuán)隊(duì)的帶頭人，張昊以其十余年的職業(yè)生涯見證了氣凝膠材料從無到有的發(fā)展歷程。他說：一切成果都來自一招一式、踏踏實(shí)實(shí)的“修煉”。

科研不懼“走迷宮”

2007年，從中科院博士畢業(yè)后，張昊放棄了多家外企、高校以及民企伸來的橄欖枝，選擇來到306所，成為一名航天人，并由此踏上氣凝膠材料的科研之路。

“青年科技工作者，要不斷積累知識和技能，要定制階段性目標(biāo)，也要耐得住寂寞，實(shí)現(xiàn)自我激勵(lì)就能擁有源源不斷的動力！”張昊總是這樣鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)中的青年人。

“當(dāng)時(shí)某重點(diǎn)預(yù)研型號急需一種熱防護(hù)材料，性能指標(biāo)要求特別高，這種材料幾乎是唯一的選擇。”張昊回憶說。然而，他只能從文獻(xiàn)上查到這種材料的性能參數(shù)，既沒有樣品，也沒有技術(shù)細(xì)節(jié)。很長一段時(shí)間里，他整天泡在實(shí)驗(yàn)室里做配方實(shí)驗(yàn)，連午飯都在實(shí)驗(yàn)室解決；晚上還經(jīng)常背著筆記本，跑回曾經(jīng)讀書的中科院，查外文文獻(xiàn)。

為了掌握更好的工藝路線，他嘗試了近千種配方，各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)記滿了厚厚的幾個(gè)本子。按他的話說，“科研就像探索迷宮，絕大多數(shù)人都需要把那些死胡同全部走過一遍，才能找到方向。”

有一次，張昊按照一篇文獻(xiàn)提出的路線去做驗(yàn)證試驗(yàn)，小有收獲。幾輪試驗(yàn)下來，他突然感覺眼睛刺痛，被送到了醫(yī)院。原來，試驗(yàn)中某個(gè)化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)物揮發(fā)性很強(qiáng)，灼傷了他的眼角膜。

“質(zhì)量就是生命”深深影響著張昊和他的團(tuán)隊(duì)，他們用“嚴(yán)慎細(xì)實(shí)”的作風(fēng)認(rèn)真對待每一次試驗(yàn)，用實(shí)際行動為產(chǎn)品貼上“航天制造”的神圣標(biāo)簽。

出院后，張昊回到家躺在床上閉目靜養(yǎng)，他索性靜下心來在腦海里整理那一段試驗(yàn)過程，思考著如何改進(jìn)配方、優(yōu)化路線。一周后，眼睛稍微恢復(fù)，他馬上跑回實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證自己的想法。果然！采用更加安全的配方和反應(yīng)環(huán)境，同樣得到了性能優(yōu)異的樣品。

最“硬核”的航天人

工程化應(yīng)用是材料研究的終極目標(biāo)，為了實(shí)現(xiàn)氣凝膠的大規(guī)模生產(chǎn)，就涉及到一種核心設(shè)備——二氧化碳超臨界干燥設(shè)備。

“國內(nèi)當(dāng)時(shí)并沒有能夠成功設(shè)計(jì)和生產(chǎn)這種設(shè)備的廠商，而國外設(shè)備動輒上千萬，讓我們望而卻步。”張昊回憶說。那時(shí)所里只有一臺20L容積的實(shí)驗(yàn)室級設(shè)備，根本無法實(shí)現(xiàn)全套工藝參數(shù)的掌握，并放大至工程應(yīng)用量級。

為了解決這個(gè)問題，張昊和團(tuán)隊(duì)伙伴決定到車間里工作，親自采集數(shù)據(jù)。那時(shí)候，拆閥門、換加熱棒、換壓力表，張昊已經(jīng)得心應(yīng)手。他甚至可以熟練地畫出整套裝備管路的走向、溫度傳感器的位置……

通過在車間一點(diǎn)點(diǎn)地摸索和積累，他們成功將這一核心設(shè)備放大到工程量級，建成了當(dāng)時(shí)國內(nèi)最大的1500L超臨界干燥設(shè)備，打通了實(shí)現(xiàn)氣凝膠防護(hù)材料的批量工程化生產(chǎn)的重重關(guān)節(jié)！

跟蹤國際科技前沿進(jìn)展，閱讀多學(xué)科學(xué)術(shù)專著，是張昊每天必不可少的習(xí)慣性動作。

2010年，氣凝膠研究開始從試驗(yàn)邁入生產(chǎn)階段。年底，張昊和團(tuán)隊(duì)帶著近六米長、鋪設(shè)了熱防護(hù)層的整套航天設(shè)備接受石英燈加熱考核驗(yàn)證試驗(yàn)。所在的廠房是為這次大型地面試驗(yàn)任務(wù)臨時(shí)搭建的，還沒有完工，只有柱子和房頂。纖維布圍成的“墻壁”，四處透著寒風(fēng)，大家只能輪流到安裝了空調(diào)的集裝箱內(nèi)取暖。

張昊回憶，“為了確保試驗(yàn)的真實(shí)性，裝備里裝了一百多公斤的燃油。一旦熱防護(hù)層失效，燃油會遇到高溫的金屬殼體，產(chǎn)生不可想象的后果。”那時(shí)候，消防車就停在試驗(yàn)現(xiàn)場旁邊，以防萬一。

試驗(yàn)開始，裝備表面迅速升至幾百度，裝備熱防護(hù)層內(nèi)部的溫度開始緩慢上升，張昊緊緊盯著監(jiān)視器上傳回的傳感器溫度。聽到“試驗(yàn)停止”，他趕緊跑過去看數(shù)據(jù)，一切正常。漫長的1300秒終于結(jié)束，熱防護(hù)效果完全滿足設(shè)計(jì)要求！這次試驗(yàn)的成功為熱防護(hù)材料的廣泛應(yīng)用奠定了重要基礎(chǔ)。

經(jīng)過前期扎實(shí)的基礎(chǔ)研究，到2018年，張昊團(tuán)隊(duì)已經(jīng)掌握了氣凝膠結(jié)構(gòu)可控設(shè)備和工程應(yīng)用的全套技術(shù)，先后發(fā)展了中溫型、高溫型等幾個(gè)系列氣凝膠產(chǎn)品，在二十幾型航天裝備都獲得了應(yīng)用。

工作中的張昊一致秉承著對于原創(chuàng)技術(shù)的執(zhí)著和堅(jiān)持。為了找到最優(yōu)的配方，他嘗試了近千種組合，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記滿了幾個(gè)厚厚的記錄本。

“天問一號”的“火星時(shí)代”

長征五號在2016年順利完成發(fā)射，張昊團(tuán)隊(duì)提供的熱防護(hù)材料功不可沒。2017年再傳喜訊，他們研制的基于氣凝膠材料的真空絕熱板被成功裝載在天舟一號的低溫鎖柜中隨長征七號運(yùn)載火箭發(fā)射升空。對于張昊團(tuán)隊(duì)來說，每一份捷報(bào)的背后，是幾千個(gè)日子里航天技術(shù)的砥礪深耕。

2021年5月，“天問一號”成功著陸火星。而早在2014年，張昊團(tuán)隊(duì)就收到了火星探測關(guān)于熱防護(hù)材料的需求并開始研發(fā)。

國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)、中國專利金獎(jiǎng)……一個(gè)又一個(gè)喜訊傳來，更加鼓舞著張昊和他的團(tuán)隊(duì)不斷追求新的突破。

“我們需要為火星探測任務(wù)提供兩種不同的氣凝膠材料。”張昊介紹說，“一種用于隔絕火星探測器發(fā)動機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的上千度的高溫，一種用于保護(hù)火星車抵御火星表面極寒環(huán)境。”兩種材料的性能指標(biāo)要求都極為苛刻，為研發(fā)團(tuán)隊(duì)帶來了不小的挑戰(zhàn)。

如果說科學(xué)發(fā)現(xiàn)還有靈光乍現(xiàn)的幸運(yùn)，那科學(xué)的探索和工程的應(yīng)用則沒有捷徑。7年來，張昊和同事們嘗試了上百種配方，把幾十個(gè)工藝參數(shù)化整為零，研制的材料先后經(jīng)過了物理特性、力學(xué)特性、隔熱性能和空間環(huán)境耐候性能等四大類總共98項(xiàng)試驗(yàn)測試，而且每一項(xiàng)試驗(yàn)都需要經(jīng)過多個(gè)批次的重復(fù)驗(yàn)證。最終，他們開發(fā)的兩種氣凝膠材料成功搭上了飛往火星的“航班”。

張昊帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在一次次嘗試和摸索中建成了當(dāng)時(shí)國內(nèi)最大的二氧化碳超臨界干燥設(shè)備，實(shí)現(xiàn)氣凝膠熱防護(hù)材料的批量工程化制備，并成功應(yīng)用于一系列國防裝備和國家重大工程。

“人類的歷史就是一個(gè)逐漸認(rèn)識世界的過程，隨著認(rèn)知的外延和內(nèi)涵不斷擴(kuò)展深化，相輔相成的就是科技和社會的進(jìn)步。”“天問一號”的研制任務(wù)已暫告一段落，展望“十四五”，張昊和團(tuán)隊(duì)對氣凝膠材料提出了“更高性能、更多功能”的研究目標(biāo)，盼望著他們研發(fā)的氣凝膠材料在新能源汽車、工業(yè)保溫和建筑節(jié)能等領(lǐng)域擴(kuò)大應(yīng)用，為中國實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和作出自己的貢獻(xiàn)。